XIV. Аппараты с механическим перемешивающим устройством

Композиционные материалы (композиты).

Композиты – сочетание нескольких материалов с сохранением явной границы между ними. Примером композита может служить турбинная лопатка, изготавливаемая заливкой волокон молибдена и ванадия никелевой основой. Лопатки турбин работают при температурах около 300ºС и вынуждены выдерживать большие механические нагрузки. Необходимость рассмотрения свойств материала связана с выбором материала. Немаловажным является также выбор уплотнительного материала, при этом учитывается то, что он должен обладать упруго-элатсичными свойствами для того, чтобы этот материал мог заполнить неровности между контактирующими поверхностями (например, фланцами), что обеспечивает герметичность рабочего объема. Упруго-эластичными свойствами обладают резина, прорезиненная ткань, кожа, картон, паронит, фибра (бумага, обработанная хлористым цинком), асбест (в чистом виде не используется, т.к. является канцерогеном, поэтому применяется в металлической оболочке).

Аппарат – разновидность емкостного оборудования, в котором реализуется целая гамма технологических процессов, которые, как правило, сопровождаются перемешиванием. В производстве используется много разновидностей емкостного оборудования, работающего при высоких температурах и больших давлениях, что накладывает особые отпечаток на расчет оборудования, а именно повышенные требования прочности, герметизации, для химического производства – коррозийной стойкости. Емкостные аппараты, работающие под давлением р >> 0,07 МПа, должны быть подвержены контролю со стороны комитета Госгортехнадзора, который разрабатывает нормы по прочности и стандарты по проверке оборудования. Некоторые элементы аппарата нормализованы в стандартах, однако в последнее время многие из них устарели.

В промышленности используются аппараты вертикальные и горизонтальные, чаще всего реакторы с механическим перемешивающим устройством вертикального исполнения (Рис. XIV. 1).

Рис. XIV. 1

Основной динамический узел аппарата – привод (мотор-редуктор), который нижнем фланцем базируется на стойке привода, выполненной с прорезанными окнами, через которые можно рассмотреть, а также вести монтаж и регулировку работы узлов (муфт, подшипников) в стойке. Муфта соединяет выходной вал редуктора с валом мешалки, который проходит по всей длине реактора. Вал базируется на подшипниках, один из которых (обычно верхний) является опорно-упорным, другой (нижний) – радиальный. Таким образом, вал подвешен на верхнем подшипнике. Стойка привода располагается на крышке аппарата, для этого базирования на крышке изготавливается опорная бобышка, закрепленная со стойкой болтовым соединением. Раньше стойки исполнялись как нормализованные детали, и заводы, изготавливающие аппараты, покупали их, однако сейчас эти нормали не действуют, поэтому стойки изготавливаются самими заводами. В месте выхода вала из крышки аппарата устанавливается модуль уплотнения, обеспечивающий герметичность аппарата. С помощью фланцевого соединения укреплена на корпусе аппарата крышка аппарата, который, в свою очередь, имеет опорные элементы – либо боковые лапы, либо опорные стойки. Для связи с внешним миром корпус обеспечивается комплексом штуцеров и люков, которые располагаются на крышке аппарата. Взаимодействие узлов аппарата приводит к вращению вала, получающего крутящий момент от мотор-редуктора. При необходимости поддержания температурного режима аппарата корпус аппарата обеспечивается тепловой рубашкой, снабженной штуцером подачи пара (теплоносителя) и штуцером вывода конденсата. Если температура наружной поверхности аппарата больше 45ºС, то для аппарата требуется изоляция (обмазка), которая изготавливается на месте монтажа аппарата на фундаменте (прочность фундамента проверяется специальным расчетом).

Срок службы емкостного оборудования, в том числе и мешалок, исчисляется тысячами рабочих часов, только при расчете аппарата закладывается не определенный срок службы (в годах или часах). Основной проблемой расчета аппарата являются прочность и герметичность рассчитываемого аппарата.